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1、操纵性1. 船舶操纵性定义及研究内容 操纵性：船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能。即船舶能保持 或改变航速、航向和位置的性能。研究内容：航向稳定性、回转性、转首性及跟从性、停船性能。2. 船舶附加质量的含义及与物理质量比例的大致范围 附加质量：附加惯性力与船的加速度成比例，其比例系数称为附加质量。（作不 定常运动的船舶，除了船体本身受到与加速度成比例的惯性力外，同时船体作 用于周围的水，使之得到加速度，根据作用与反作用原理，水对船体存在反作 用力，这个反作用力称为附加惯性力。）附加质量：Q（005015） m myQmzQ（0912） m附加惯性矩JxxQ（0O5O15） Izz
2、Jyy（12） Izz JzzIyy I是质量惯性矩3漂角、航向角和水动力中心的含义漂角：船舶重心处的速度矢量7与x轴正方向的交角称为漂角B。并规定速度 矢量转向 x 轴顺时针方向为正。航向角：船首指向的方向和船舶在水面上的真实轨迹之间的夹角。4动坐标系统速度转换到大地坐标系统公式：X二X cos + Y sin00Y = Y cos 一 X sin 005、线性水动力导数Yv,Nv,Yr,Nr的物理意义水动力的位置导数Yv是一个较大的负值。水动力力矩的位置导数Nv是一个不大的负值。指的是v引起的升力系数/力矩系数水动力的旋转导数Yr的绝对值不是很大，其符号由船型决定，可正可负。水动力矩的旋转
3、导数Nr是一个很大的负值。指的是r引起的水动力系数/水动力矩系数6、线/角加速度水动力导数的物理意义及数值大小判断水动力的线加速度导数Y是一个相当大的负值。指的是附加质量V.水动力矩的线加速度导数N是一个不大的数值，其符号取决于船型。指的是 由卩引起的附加惯性力矩系数水动力的角加速度Y是一个较小的值，其符号取决于船型r水动力矩的角加速度导数N是一个很大的负值。指的是回转加速度：引起r的船舶附加惯性力系数/惯性力矩系数7、野本方程及物理意义野本方程：T r +r=K 6物理意义6：船舶的惯性力矩、阻尼力矩和舵力矩的作用下，进行的缓慢转,首运动，可以用下列式子近似表示： Ir.+N r=M6 N
4、为船舶回转中的阻尼力矩系数，I为船舶回转中的惯性力矩系数，M为舵产生的转首力矩系数。 T=I/N,K=M/N由此可知，T是惯性力矩系数与阻尼力矩系数之比，T值大， 表示船舶运动过程中收到的惯性力矩大，阻尼力矩小。而K是舵转首力矩系 数与阻尼力矩系数之比。K值大，表示舵产生的转首力矩大，而阻尼力矩小。8:稳定性衡准数,位置力臂和阻尼力臂表达式答:稳定性衡准数C = YvNr-Nv(Yr-mu) C0表示船舶具有直线稳定性,C0表示不具有直线稳定性位置力臂l = N 阻尼力臂l 03可以保证船舶拥有合理的转首性。17、菲尔所夫船舶定常回转速降估算公式J= 里 V是回转初速，回转直径越小，回转时漂角
5、就越大，则回V R 2 +1.9 L 00转速降就越大。18、船舶回转过程中横倾变化的基本特征及近似计算公式 基本特征：先内倾后外倾近似估算公式：二1.1工（z - d）R hL G 219、船舶操纵性试验种类和实验目的回转试验：测量船舶回转圈，从而确定船舶回转时的各要素Z性操纵试验：测定回转性指数K和跟从性指数T 螺线试验、逆螺线试验、回舵试验：评价船舶的直线稳定性20、船舶操纵性暂行标准规定的操纵性衡准（1）回转能力 （2）初始回转能力 （3）偏航修正和航向保持能力 （4）停船能力21、舵设计时偏重回转性还是稳定性的设计依据=-L-可以采用系数s CBB 作为初步考虑的依据39时，舵设计应
6、偏重回转性要求SW7时，要侧重稳定性的要求。S22:舵设计的主要内容。答：舵的数目和形式的选择。舵的尺度和形状的设计。舵力及多杆扭矩计 算和舵机功率估算。23作用在舵上的无因次水动力系数物理含义。（画图）答：升力系数Cy，阻力系数Cx，法向力系数cn，切向力系数ct，水动力合力系数C，水动力矩系数c护在机翼理论中，以升力系数、阻力系数和压力中心系M数Cp与攻角a的关系曲线来全面表达其水动力性能。24；敞水舵水动力性能曲线的解读。在某一攻角范围内，升力系数Cy随攻角a的增大而增加。当a较小时，Cy与a 呈线性关系：随着a的增大，舵上水流在弦向叶背上某点开始分离，Cy与a不 再保持线性关系。随着攻
7、角的继续增加，水流分离的范围扩大，系数Cy 随增加 更慢。当舵叶背上水流产生大面积分离时，Cy迅速下降，这种现象称为失速， 对应的攻角为失速角，用 表示。cr25：不同展弦比的升力特点。 展弦比大，小攻角升力系数大，失速角小；展弦比小，小攻角升力系数小，失 速角大。26.舵设计时通常采用的剖面形状、展弦比和叶厚比。舵设计展弦比为 1.52,厚度比：典型桨是 0.150.18，一般取0.120.18我国内 河船是0.180.24剖面形状为NACA型和茹可夫斯基型。27：舵设计时需要船舶设计师做的主要工作？用于舵设计的Cy、Cp曲线展弦比换算，把曲线展弦比换算成实际入对应的 Cy、Cp曲线船桨后舵
8、水动力计算根据水动力计算结果进行舵机扭矩计算。28：改善船舶操纵性的有效措施提高直线稳定性，增加中纵剖面尾部面积，中纵剖面面积形心后移，最好使形 心处于重心之后。例如：增加呆木，增加尾倾，切去前锺，前倾首柱实践表明 中横剖面面积和船尾形状的微小变动都对船舶操纵性有明显的影响.耐波性1. 船舶摇荡主要类型 横摇、纵摇、垂荡 风浪要素：风速，即在水面规定高度上风的前进速度；风时，即稳定状态的风 在水面上吹过的持续时间；风区长度，即风接近于不变的方向和速度在开敞水 面上吹过的距离风浪种类：风浪、涌浪、近岸浪2. 平稳随机过程和各态历经性的相关论述 定义随机过程的统计特性有两种方法：横截样集的统计特性
9、和沿着样集的统计特性。考虑波面升高的横截样集的统计特性。取固定的时刻t=t1,则在每 一个现实上得到一个相应的数值，组成一组随机变量，代表 t1 时刻的横截样集 的一个现实，横截样集中的每一现实的统计特性是不同的，他们是时间的函数， 如果横截样集中每一现实的统计特性不随时间转移而变化，则称这种随即过程 为平稳随机过程。在造船工程中，通常把风浪和由此引起的船舶运动等都看成 平稳随机过程。迅速增长或衰减的海面不能认为是平稳随机过程各态历经性对于平稳随机过程，当样集中每一个现实求的的统计特性都是相等的，而 且样集在任意瞬间所有统计特性等于在足够长时间间隔内单一现实的所有统计 特性，满足这样条件的平稳
10、随机过程成为具有各态历经性，具有各态历经性的 平稳随机过程是风浪和船舶摇荡运动及其他性能统计分析的基本假定3. 规则波：波面可以用简单函数表达的波浪.。 余弦波：波形轮廓是余弦曲线的 规则波。匚=2 波高为波幅的两倍，波幅:波峰或波谷到静水面间的垂向距离w A A圆频率3：轨圆运动的周期为波浪周期，轨圆运动的角速度为波浪圆频率4深水条件下波长、周期、波速之间的关系T = 九 q 0.8兀九=1.56T2 C = 1.25 尹V g5史密斯效应：在深水中，由波浪引起的压力变化与轨圆半径的变化具有相同的 规律，即随着水深的增加，压力变化以指数规律衰减。16波浪能量与波幅之间的关系E = pgC 2
11、2A7. 三一平均波幅又叫有义波幅，他是把侧得的波幅按大小依次排列，取最大 1/3 的平均值。有义波幅接近海上目测的波幅，通常用于衡准风浪大小。8. 风浪谱密度的使用以及使用条件（366） 已知风浪谱密度和频率响应函数，求船舶运动等的谱密度。已知风浪谱密度和由测量分析中得到运动的谱密度，从而可以求得频率响应函 数。在某一海区用已知频率响应函数的船舶，测量其运动谱密度，从而可以得到该 海区的风浪谱密度。9. 谱密度函数的数字特征：0、2、4阶矩及谱宽参数物理意义。谱密度对原点的n阶矩，表明谱密度对原点的分布情况，和力学中表征分布的 矩有相同的意义：n=0 m =JS （w）dw = & 2 0次
12、矩是位移的方差0 x x0n=2m2S ()d=c 22 次矩是速度的 方差n=42x0=f4S (w)dw = a 24 次矩是加速度的方差当 = 0或接近0时风浪中的能量相对集中，谱密度曲线窄而高，谱密度只分布在很窄的频率范围内，存在明显主频率，称为窄带谱。窄带谱对应的随机过程 的幅值服从瑞利分布时间历经如图 2-9，幅值作缓慢变化。当 =1或接近 1时，谱密度曲线宽而低，成为宽带谱。宽带普对应的随机过程 的幅值是具有平均值为0的正态分布，时间历经如图2-9所示，它相当于一些高 频低波幅波浪叠加于另一低频高波幅波浪的情况。10了解线性系统、傅里叶变换、响应幅值算子、（RAO）概念（366）一系统若响应是可叠加的和齐次的，则该系统成为线性系统。如果系统的可叠 加性和齐次性不随时间而变，则称该系统为时间恒定的线性系统。解决船舶在 不规则波中的运动问题，一般都假定船舶是时间恒定的线性系统。频率响应函数是脉冲响应函数的傅里叶变换。对于线性系统，输出的谱密度等于输入谱密度乘以系统的响应幅值算子（RAO） X0 = Hjw表示正弦输入对正弦输出的幅值比，其平方H（jw）2称为响应幅值 算子RAO11. 遭遇频率和周期的计算公式.O 2V COS PTe= /(C-Vco
